COMSOL Multiphysics^® 6.2 Release Highlights

Neuerungen im Plasma Module

Nutzern des Plasma Moduls bietet COMSOL Multiphysics^® Version 6.2 die Option, den Studienschritt Frequency-Stationary für Mikrowellenplasmamodelle zu verwenden, eine neue Funktion Reaction Group zum einfachen Hinzufügen chemischer Reaktionen zu Plasmen und die Möglichkeit, die Energieerhaltung schwerer Spezies in globalen Modellen zu lösen. Hier erfahren Sie mehr über diese Updates.

Erhöhte Stabilität für Mikrowellenplasmen

Der Studienschritt Frequency-Stationary kann jetzt in Mikrowellenplasmamodellen implementiert werden, wodurch die Rechenzeit erheblich reduziert wird. Diese Formulierung verwendet eine Kombination von Lösereinstellungen und parametrisiert die Eingangsleistung des Plasmareaktors anstelle seiner eingebrachten Leistung, was zu stabileren Mikrowellenplasmamodellen führt. Sie können sich diesen Studienschritt in dem neuen Tutorial-Modell Microwave Cavity Plasma Reactor und dem aktualisierten Tutorial-Modell Dipolar Microwave Plasma Source ansehen.

Ein Mikrowellen-Plasmareaktor aus dem neuen Modell Microwave Cavity Plasma Reactor, der mit Wasserstoff arbeitet.

Neues Feature Reaction Group

Eine neue Funktion Reaction Group ermöglicht die Eingabe einer großen Anzahl von Reaktionen schwerer Spezies in einer Tabelle, wodurch das Hinzufügen chemischer Reaktionen zu Plasmen erleichtert wird. Die Eingaben können manuell hinzugefügt, aus einer Datei importiert oder mit dem Add-In Plasma Chemistry automatisch hinzugefügt werden. Das Tutorial-Modell Microwave Cavity Plasma Reactor verwendet diese Funktion, um Reaktionen mit Wasserstoffatomen und -molekülen einzubeziehen.

Energieerhaltungsgleichung für schwere Spezies in globalen Modellen

In Version 6.2 kann die Energieerhaltungsgleichung für schwere Spezies in globalen Modellen gelöst werden, die durch gewöhnliche Differentialgleichungen (ODEs) definiert sind. Diese Funktionalität kann verwendet werden, um die Auswirkungen der Gastemperatur zu untersuchen, wenn die Plasmachemie mit einem nulldimensionalen oder ODE-Ansatz getestet wird. Es gibt auch Optionen für die Auswertung der Temperatur des Speisegases und der auf Oberflächen übertragenen Wärme. Sie können dieses Update in dem neuen Tutorial-Modell Hydrogen Global Model Coupled with the Two-Term Boltzmann Equation sehen.

Neue Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics^® Version 6.2 führt mehrere neue Tutorial-Modelle für das Plasma Module ein.

Microwave Cavity Plasma Reactor

Das Modell Mikrowellen-Hohlraum-Plasmareaktor berechnet ein Wasserstoffplasma, das in einem Mikrowellen-Hohlraum bei moderaten Drücken aufrechterhalten wird. Dieses Modell löst die Plasmatransportgleichungen, die vollständig mit den Maxwell-Gleichungen, der Fluidströmung und dem Wärmetransport gekoppelt sind. Eine zylindrische Mikrowellenkammer enthält eine Glasglocke, in der ein Wasserstoffplasma erzeugt wird. Der Reaktor ist sorgfältig so konstruiert, dass das elektrische Feld seine maximale Intensität über einem Substrat und eine viel geringere Intensität am Rand der Glasglocke hat. Dieses Design ist nötig, damit das Plasma auch bei hoher Leistung seine maximale Dichte im Bereich des Substrats behält.

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Hydrogen Boltzmann Analysis

Das Modell Wasserstoff-Boltzmann-Analyse zeigt die Elektronenenergie-Verteilungsfunktion (EEDF) in der Hochfrequenzgrenze und als Zeitmittelwert. Das Modell zeigt die EEDFs auch für Zeitpunkte, bei denen die höheren Elektronenenergien am stärksten verarmt und am stärksten besetzt sind. Die Simulationen werden für Wasserstoff bei 25 kPa mit einem reduzierten elektrischen Feld von 50 Td (Townsend) bei 2,45 GHz durchgeführt.

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Hydrogen Global Model Coupled with the Two-Term Boltzmann Equation

Das globale Wasserstoffmodell zeigt die Funktion der Elektronenenergieverteilung (Logarithmus zur Basis 10) als Funktion der Elektronenenergie, parametrisiert für die vom Plasma absorbierte Leistung. In diesem Modell wird die Boltzmann-Gleichung in der Zwei-Term-Näherung selbstkonsistent mit einem globalen Modell für ein Wasserstoffplasma gelöst, das die Wärmeleitungsgleichung für schwere Spezies enthält.

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